POSGEO - Mestrado (Dissertações)
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Item Estudo de breakouts em maciços rochosos para a determinação da magnitude das tensões in situ.(2019) Guimarães, Alessandro Jésus; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Magalhães, Fábio Soares; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Armelin, João LuizA presente dissertação apresenta o estudo de um fenômeno que ocorre nos maciços rochosos quando estes são escavados de forma circular tais como furos de sondagem, shafts, túneis, poços de petróleo, etc. O breakout, como é conhecido o fenômeno nestas escavações, se caracteriza por duas rupturas praticamente diametralmente opostas nos maciços rochosos de comportamento frágil e tem sido objeto de estudos na indústria do petróleo, da mineração e da construção civil. A sua ocorrência é indesejada para estes setores, pois acarreta em perdas de caráter técnico, financeiro e pode até mesmo resultar em fatalidades nas situações onde o colapso provocado em túneis, galerias, shafts e outras estruturas não permite ação em tempo hábil para se evitar o pior. Porém, existe um campo de aplicação onde a ocorrência do breakout é útil e fornece importantes informações adicionais aos estudos da determinação do campo de tensões in situ. Quando este ocorrer em furos de sondagens executados na vertical ou subverticalmente com a finalidade de serem instrumentalizados para se realizar ensaios de fraturamento hidráulico, indicará direções dos eixos das tensões horizontais máxima e mínima (σH e σh) presentes no maciço rochoso. Essa informação auxilia sobremaneira nos estudos da determinação do campo de tensões in situ. Essa dissertação apresenta estudo de como aproveitar a ocorrência dos breakouts de forma a utilizar este fenômeno também para a obtenção da magnitude das tensões horizontais máxima e mínima que foram capazes de produzi-los. Os breakouts figuram como um método de estudo de tensões in situ baseado em comportamento do maciço rochoso sem qualquer influência de um método de ensaio. Eles são uma resposta da rocha ao desconfinamento provocado pela execução do furo no maciço cujo campo de tensão provoca na parede do mesmo uma tensão tangencial σθ que, se atingir magnitude superior a resistência à compressão uniaxial σc, provocará a ruptura que o caracteriza. Uma vez que tenha ocorrido o breakout, porque não utilizar a sua ocorrência para o cálculo das magnitudes das tensões horizontais máximas que levaram o maciço rochoso a romper dessa maneira tão peculiar? Foi com base no artigo Zoback et al. (1985) e em uma solução proposta por Figueiredo (2018) que o estudo apresentado nessa dissertação procurou analisar em detalhes e, a partir destas duas soluções analíticas, propor ajustes das magnitudes do campo de tensões in situ.Item Análise de desempenho dos métodos de capacidade de carga semiempíricos e avaliação da probabilidade de ruína de uma fundação em estacas hélice contínua.(2019) Velloso, Helena Vignoli; Azevedo, Crysthian Purcino Bernardes; Azevedo, Crysthian Purcino Bernardes; Porto, Thiago Bomjardim; Oliveira, Tales Moreira deA norma brasileira de projeto e execução de fundação contempla dois métodos de cálculos que podem ser adotados no desenvolvimento de um projeto de fundação. Os métodos são denominados método das cargas admissíveis, no qual a segurança do sistema é avaliada por meio de um fator de segurança global, e método dos valores de projeto, fundamentado em fatores de segurança parciais. Verifica-se que nenhum dos métodos incorpora de forma abrangente a dispersão dos valores de resistência e solicitação, oriunda das inúmeras incertezas que envolvem as variáveis. Nesse contexto, é necessário verificar também a probabilidade de ruína mediante uma análise de confiabilidade. A partir do estudo de caso, esta dissertação avalia a probabilidade de ruína de um estaqueamento de fundação com base nos ensaios SPT e ensaios de carregamento dinâmico. Em função da metodologia adotada, o carregamento resistente foi obtido via método semi-empírico de estimativa de capacidade de carga. De modo a identificar o método que melhor representa a superfície resistente do estaqueamento, foi realizada uma análise de desempenho com avaliação qualitativa de métodos semi-empíricos consagrados na literatura. Nesta análise destaca-se que a qualidade da previsão de carga se mostrou favorável para o método que foi desenvolvido a partir de ensaios realizados em horizonte geotécnico similar ao caso em estudo. Com base no resultado da análise de desempenho, a probabilidade de ruína foi calculada por meio de 75 análises de confiabilidade. Verifica-se que a variabilidade da resistência provoca impacto significativo na segurança de uma estrutura de fundação e que o fator de segurança global de norma se mostrou insatisfatório para garantir a segurança dentro de limites aceitáveis de probabilidade de ruína. Adicionalmente, através de uma análise de vulnerabilidade, identificou-se o impacto da ruptura de uma estaca na segurança do estaqueamento. Verifica-se que a ruína de uma única estaca de fundação acarreta uma redistribuição da solicitação nas demais estacas do bloco, sem ocorrer necessariamente a ruptura do apoio.Item Análise da capacidade da via permanente do Corredor Centro Sudeste para possíveis estudos de aumento de carga por eixo.(2019) Silva, Diógenes Segantini da; Fernandes, Gilberto; Fernandes, Gilberto; Ferreira, Lucas Deleon; Silva, Rodolfo Gonçalves Oliveira daA agricultura brasileira atravessa por forte crescimento, o qual continuará pelos próximos dez anos. A tendência será de aumento na exportação, frente ao consumo interno. O Corredor Centro Sudeste da empresa VLI S.A. é constituído por uma ferrovia que liga terminais no interior do Brasil ao porto de Santos. Esse é uma das principais rotas de exportações brasileiras, justificando um investimento de renovação de via permanente, para modernizar a ferrovia entre as cidades de Uberaba (MG) e Campinas (SP). Esse processo consiste em um aumento do perfil de trilho, substituição dos dormentes de madeira por concreto, alteração dos sistemas de fixação e aumento da camada de lastro, buscando aumento de confiabilidade e disponibilidade. Frente a essa reconfiguração, surgiu a oportunidade de estudar um possível aumento 10,0% da carga por eixo, o que se tornou o objetivo principal deste estudo. Foi escolhido um trecho experimental para coleta de amostras de solos das camadas de subleito, sublastro e lastro, e realizados ensaios geotécnicos. Foram obtidos dados da ferrovia junto a empresa. Com a base de dados formada, foram dimensionadas as tensões atuantes no pavimento utilizando métodos empíricos e mecanicistas. Os resultados das tensões pelo método empírico apresentaram valores mais conservadores. O método mecanicista foi realizado através do software Ferrovia 3.0, o qual apresentou as tensões em diversos pontos das camadas do pavimento, dado a sua malha de elementos finitos. As tensões foram verificadas em três cenários distintos, sendo eles considerando a ferrovia antes da renovação (25 t/eixo), após a renovação com 25 t/eixo e com 27,5 t/eixo. Foi calculada a tensão admissível do subleito para os diversos cenários utilizando o método de Meyerhoff e Hanna. Concluiu-se que a renovação de via não foi suficiente para o aumento de carga sugerido. Frente ao resultado, alternativas foram avaliadas, aprofundando-se na possibilidade de um novo aumento da camada de lastro em 5,0 cm. A tensão admissível do subleito para esse novo cenário foi de 0,84 kgf/cm², e o resultado da tensão obtida foi 1,11 kgf/cm². O resultado foi inferior ao limite, e não possui fator de segurança. Logo, não foi recomendado o acréscimo de carga. Foi sugerido a reconfiguração das camadas de subleito e sublastro.Item Análise da influência do teor de ferro no potencial de liquefação de um rejeito de mineração.(2019) Arruda, João Paulo Aparecido; Pereira, Eleonardo Lucas; Pereira, Eleonardo Lucas; Gomes, Romero César; Minette, EnivaldoNos últimos anos, a alta produção e o beneficiamento mineral têm gerados grandes volumes de rejeitos que se tornam grandes desafios para a Geotecnia, no que tange à eficiência e à segurança dos locais em que são depositados. Considera-se que esses subprodutos da mineração possuem características geotécnicas semelhantes aos solos arenosos, apesar das diversas peculiaridades, destacando-se que os sistemas de disposição de rejeitos mais utilizados são os aterros hidráulicos. Esses locais estão sujeitos ao fenômeno denominado liquefação, ligado à perda de resistência em materiais saturados e fofos quando submetidos aos processos de deformação. O gatilho do fenômeno pode ocorrer de forma dinâmica, podendo provir de vibrações ou eventos sísmicos ou ser desencadeado por carregamento estático. Nesse contexto, esse trabalho tomou como objeto de pesquisa a região do Quadrilátero Ferrífero, a fim de se avaliar a influência do teor de ferro no potencial de liquefação estática de um rejeito de minério de ferro por meio de ensaios de laboratório. A importância da pesquisa justifica-se dada a necessidade de buscar o entendimento das diversas variáveis que potencializam a liquefação, causa de diversos acidentes ambientais ao longo dos anos, visando-se evitar possíveis rupturas e impedir perdas de vidas humanas e degradação ambiental. Para avaliação do potencial de liquefação foi coletada uma amostra de rejeito com alto teor de ferro, a qual foi dividida e submetida às reduções de teor do elemento. Dessa forma, foram geradas amostras com variáveis teores de ferro. Foi realizado um amplo programa experimental com avaliações de liquefação a partir de ensaios triaxiais não-drenados e adensados isotropicamente. Foram utilizadas metodologias de análises consagradas no meio geotécnico. Todos os resultados obtidos foram apresentados e discutidos ao longo dessa dissertação, destacando-se que a porcentagem de ferro seria um fator influenciador no potencial de liquefação, bem como observou-se modificação da posição da linha do estado permanente e o aumento dos valores de parâmetros de estado.Item Proposta de dimensionamento geotécnico de tirantes por meio de ensaios de recebimento.(2019) Dias, Marcus Vinícius Lima; Gomes, Romero César; Porto, Thiago Bomjardim; Gomes, Romero César; Ferreira, Lucas Deleon; Azevedo, Crysthian Purcino BernardesNo Brasil é notável a escassez de estudos acerca da determinação da capacidade de carga e do dimensionamento do bulbo ancorado em ancoragens reinjetáveis e protendidas. Neste contexto, torna-se importante uma avaliação detalhada da influência da capacidade de carga no correto dimensionamento das ancoragens, buscando a otimização das estruturas. Este trabalho teve como objetivo otimizar duas estruturas ancoradas, propondo novos valores de comprimento ancorado, com a determinação da capacidade de carga por meio da análise dos ensaios de recebimento. Além disso, foi objetivo desta pesquisa propor novos valores do coeficiente de ancoragem (𝑘) para os dois tipos de solos das regiões de implantação das estruturas, mostrando a relevância desse parâmetro na determinação da capacidade de carga das ancoragens. Para o desenvolvimento do estudo, utilizou-se um banco de dados de 40 tirantes executados em uma cortina atirantada do município de João Monlevade e 72 tirantes inseridos em uma contenção no município de Antônio Dias. Através da análise dos ensaios de recebimento, aplicou-se a extrapolação matemática de Van der Veen (1953), obtendo-se cargas de ruptura para cada um dos tirantes executados nessas obras. Com os valores de capacidade de carga obtidos e considerando o critério de exclusão de Aoki (2013) para cada uma das ancoragens, calculou-se, baseado na metodologia de Porto (2015), os comprimentos ancorados dos tirantes considerados aceitáveis e confiáveis, comparando os mesmos com o comprimento ancorado de projeto. Para a cortina de João Monlevade obteve-se um comprimento extrapolado 17% menor que o comprimento de projeto e para a cortina de Antônio Dias, essa diferença foi de 28,5%, obtendo desta forma resultados satisfatórios em relação a um dimensionamento mais eficiente técnico e economicamente. Além disso, foi proposto neste trabalho novos valores de coeficiente de ancoragem (𝑘) para os dois solos predominantes na implantação dessas estruturas: silte argilo arenoso e silte arenoso, sendo esses, de variabilidade baixa, ou seja, resultados consistentes e uniformes, o que contribuiu para o aumento de um banco de dados de referência para a estimativa da capacidade de carga em solos próximos às duas regiões estudadas.Item Avaliação do comprimento de massa deslocada em deslizamentos em função das características geológico-geotécnicas e geométricas das encostas : estudo de caso : estrada de ferro Vitória-Minas (EFVM).(2019) Souza, Juliana Ribeiro Gonçalves de; Corteletti, Rosyelle Cristina; Corteletti, Rosyelle Cristina; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Assis, André Pacheco deAs ocorrências de movimentos de massa nos taludes ao longo das ferrovias podem impactar o sistema ferroviário desde a paralização do transporte até a ocorrência de danos na plataforma, afetando sua superestrutura. De modo a colaborar com o gerenciamento de áreas de risco geológico-geotécnico para esse tipo de infraestrutura, o presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta capaz de estimar o comprimento de massa deslocada de um deslizamento, tomando como base as características geológico-geotécnicas e geométricas dos taludes. Para tal fim, contou-se com dados de doze cicatrizes de deslizamentos na Estrada de Ferro Vitória-Minas (EFVM). A caracterização geológico-geotécnica foi fundamentada em ensaios de granulometria, limites de consistência, massa específica real dos grãos e método expedito das pastilhas. E para a caracterização geométrica, foram utilizados os dados de altura e ângulo de inclinação do talude, e volume da cicatriz. O conjunto dessas características subsidiou a elaboração de dois modelos pela aplicação da técnica de regressão múltipla: o primeiro para estimar o volume da cicatriz de um deslizamento, e o segundo, o comprimento de massa deslocada. Os resultados obtidos apontaram que a altura e inclinação do talude, a quantidade de água reabsorvida pelas pastilhas, e a razão entre a porcentagem de material passante nas peneiras #200 e #40 são os parâmetros influentes para estimar o volume da cicatriz do deslizamento, enquanto que para estimar o comprimento de massa deslocada, o volume da cicatriz é o único parâmetro relevante. Os modelos desenvolvidos são válidos, visto apresentam elevados coeficientes de determinação e atenderam a todas as suposições estatísticas. Portanto, foi obtida uma ferramenta eficiente, prática e economicamente viável para estimar o comprimento de massa deslocada na EFVM, que também pode ser aplicada em locais com geologia e geomorfologia similares.Item Estudo comparativo entre metodologias de classificação e caracterização mecânica de solos da região metropolitana de Belo Horizonte para fins rodoviários.(2019) Silva, Bruno Oliveira da; Pereira, Eleonardo Lucas; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Pitanga, Heraldo Nunes; Pereira, Eleonardo LucasOs sistemas de classificação geotécnica de solos são ferramentas imprescindíveis para proposição de soluções de pavimentação racionais e sustentáveis. Por prover os critérios de seleção de materiais, essas metodologias impactam diretamente na viabilidade técnica, ambiental e econômica dos projetos. O presente trabalho apresenta uma análise comparativa entre os sistemas de classificação de solos mais utilizados no Brasil e as principais metodologias de caracterização mecânica para fins rodoviários. Contrasta-se os conceitos de classificação herdados da escola rodoviária americana e os procedimentos desenvolvidos regionalmente, pautados na consideração das particularidades do ambiente tropical. A Região Metropolitana de Belo Horizonte (RMBH) constitui a região de estudo, onde foram coletadas as amostras de solo analisadas. Foram coletadas onze amostras de diferentes unidades pedológicas e realizaram-se ensaios de caracterização TRB e segundo as metodologias MCT e G-MCT. As mesmas amostras foram submetidas aos ensaios de caracterização mecânica CBR/Expansão, Mini-CBR/RIS, Triaxiais de Cargas Repetidas, cujos resultados foram utilizados como parâmetro de comparação com o comportamento previsto pelos métodos classificatórios. Nesse sentido, a confrontação entre desempenhos esperado e observado constituiu o principal indicador da qualidade e adequabilidade dessas metodologias. Em linhas gerais, foram constatados melhores resultados para os ensaios da metodologia MCT e G-MCT. Foi observado um grau de associação significativo entre os parâmetros classificatórios dessa metodologia, sobretudo d’ e índice RIS, e o desempenho mecânico-geotécnico medido. Por outro lado, identificaram-se mecanismos de classificação falhos em relação à metodologia TRB aos solos estudados. Os dados obtidos de Índice de Grupo (IG) e Índice de Plasticidade (IP), importantes parâmetros de classificação dessa metodologia, e a resposta mecânica dos solos avaliados apresentaram baixa inter-relação. Além de se estabelecer comparação semi-quantitativa entre parâmetros classificatórios e mecânicos, o grau de associação entre os mesmos foi quantificado por procedimento estatístico, através do cálculo de coeficiente de correlação de Pearson. Dessa forma, apresenta-se elementos para discussão da adequabilidade e compatibilidade dos sistemas de classificação de solos para fins rodoviários para regiões tropicais.Item Análise laboratorial de lodos desidratados de estações de tratamento de água da região metropolitana de Belo Horizonte – MG para uso em pavimentação.(2019) Alves, Hebert da Consolação; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira; Fernandes, Gilberto; Marangon, MárcioCom o avanço e desenvolvimento dos grandes centros urbanos, os serviços de tratamento de água e esgoto tem sido de enorme importância para a qualidade de vida da população. Porém, são geradas grandes quantidades de resíduos nos processos de potabilização e a disposição final destes tem sido um grande problema para as empresas geradoras dos mesmos. A pesquisa teve como objetivo precípuo realizar uma análise laboratorial dos resíduos desidratados de estações de tratamento de água, também chamados de lodo de ETA, da Região Metropolitana de Belo Horizonte – RMBH, visando sua utilização em camadas de pavimentos como reforço de subleito e sub-base. O estudo realizou uma caracterização física, química, ambiental e biológica em lodos provenientes das ETAs de Bela Fama, no Rio das Velhas, município de Nova Lima-MG e da ETA Rio Manso/Paraopeba localizada no município de Brumadinho-MG, responsáveis por mais de 90% do abastecimento de água da RMBH. Além da caracterização dos lodos puros, estudou-se o comportamento mecânico dos mesmos e também quando estabilizados quimicamente com teores específicos de cal hidratada e cimento Portland. Os resultados mostraram que os lodos apresentam potencial para sua utilização na forma pura ou estabilizados quimicamente em camadas de pavimentos como reforço de subleito e subbase e também apresentam indicativos para outras aplicações da engenharia como composição cimentícia e de materiais geopoliméricos devido suas composições químicas e mineralógicas.Item Utilização de escória de ferroníquel na composição de concreto betuminoso usinado à quente.(2019) Cosme, Jéssika; Fernandes, Gilberto; Fernandes, Gilberto; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira; Saraiva, Sérgio Luiz CostaA crescente preocupação em minimizar a disposição de resíduos na natureza de forma desordenada, vem influenciando medidas que busquem dar novos fins ambientalmente sustentáveis e economicamente viáveis a esses materiais. A utilização de agregado siderúrgico na pavimentação rodoviária surge como alternativa à redução da estocagem desse material nos pátios siderúrgicos e ainda contribui com a diminuição sinos custos da construção do pavimento rodoviário flexível em regiões onde há a disponibilidade desse material. O presente trabalho teve como objetivo verificar a viabilidade técnica do emprego da escória de ferroníquel proveniente da mina de Onça Puma no estado do Pará, como agregado na composição de concreto betuminoso usinado à quente (CBUQ). Para tanto, foram executados ensaios de caracterização física, química, mineralógica e ambiental da escória de ferroníquel e também a completa caracterização do CAP 50/70. As misturas asfálticas foram dosadas em concordância com a metodologia Marshall, empregando-se a Faixa C do DNIT 031/2006 com a utilização da escória de ferroníquel nas porções granulométricas correspondentes à agregado graúdo, miúdo e fíler, além do CAP 50/70. Após a dosagem, a mistura correspondente ao teor de projeto de 6,0%, foi caracterizada mecanicamente por meio dos ensaios de módulo de resiliência, resistência à tração estática por compressão diametral, fadiga por compressão diametral à tensão controlada e deformação permanente por compressão axial (creep estático). Com base nos resultados, afirma-se que a escória de ferroníquel demonstra viabilidade técnica para ser utilizada como agregado na composição de concreto betuminoso usinado à quente, cumprindo os requisitos estabelecidos pela normatização brasileira.Item Avaliação das relações lito-estruturais em cavidades ferríferas, com base em métodos geofísicos – estudo de caso : cavidade ferrífera da província Carajás/PA.(2019) Prosdocimi, Guilherme Augusto Silva; Braga, Marco Antônio da Silva; Barbosa, Marcelo Roberto; Gomes, Romero César; Brandi, Iuri Viana; Braga, Marco Antônio da SilvaDesde a década de 1970, a região de Carajás/PA ganhou destaque na pesquisa sobre a gênese de cavidades naturais em ambientes de rochas ferríferas. No estudo desenvolvido, métodos geofísicos rasos, utilizando Eletrorresistividade e GPR, foram aplicados à cavidade de máxima relevância N4E-0022, localizada no extremo norte da Mina N4EN do Complexo Carajás. Tais estudos serviram de embasamento técnico para definir assinaturas geofísicas relacionadas às feições cársticas ferríferas, às estruturas geológicas presentes e ao perfil laterítico local. A Eletrorresistividade, por meio da técnica de campo do Caminhamento Elétrico, apresentou parâmetros e resultados que evidenciaram a ocorrência de três horizontes intempéricos bem definidos. No topo, constatou-se a presença de uma camada caracterizada pela heterogeneidade de valores com predomínio de alta resistividade aparente (valores maiores que 2.718 ohm.m) em detrimento a porções de resistividade intermediária, confirmando a característica da crosta laterítica ferruginosa. Abaixo desta camada, o pacote geofísico intermediário apresentou redução nos valores de resistividade aparente, associando-se ao horizonte de transição, fonte potencial de formação e desenvolvimento de cavidades naturais. Neste horizonte, foram detectadas anomalias de resistividade aparente entre 760 e 2.718 ohm.m. O pacote geofísico basal é caracterizado por altos valores de resistividade aparente (> 8.000 ohm.m), comumente associado à formação ferrífera. Para o método GPR, após testes com variação de antenas, os dados com as melhores respostas foram aqueles adquiridos com a de frequência central de 250 MHz. O método eletromagnético possibilitou o mapeamento de descontinuidades estruturais em radargramas que se apresentaram como interrupções nos refletores e se destacaram dentre as reflexões associadas ao acamamento natural. Tais descontinuidades concentram-se nas porções próximas ao teto das cavidades e apresentam diferentes direções de mergulho, algumas delas na forma de feições em cunha. Além disso, foram identificadas possíveis superfícies de abatimento, que constituem parte do processo de gênese de cavidades em locais cujo mapeamento estrutural direto é difícil. A integração dos métodos da geofísica rasa, metodologia adotada nesta pesquisa, demonstrou excelente aplicação à elucidação de questões espeleológicas associadas a ambientes ferruginosos.